Okno do mikrosvěta rakoviny: Živý model vědcům ukázal, jak lze porazit nádor
Bioinženýři z Pensylvánské univerzity vytvořili průhledný „tumor na čipu“, který umožňuje sledovat v reálném čase, jak imunitní buňky pronikají do nádoru a jak by stávající léky mohly posílit boj proti rakovině.
Tým bioinženýrů z Pensylvánské univerzity vytvořil průlomový model lidského nádoru – „tumor-on-a-chip“, tedy živý nádor na mikročipu, který umožňuje vědcům doslova nahlédnout do vnitřního boje mezi rakovinou a imunitními buňkami.
Tento miniaturní, průhledný systém napodobuje skutečné prostředí lidského nádoru včetně cévního zásobení a ukazuje, jak rakovinné buňky dokážou uniknout útoku imunitního systému – a jak je možné tuto obranu prolomit.
CAR T buňky: revoluce s omezením
Imunoterapie založená na tzv. CAR T buňkách (chimeric antigen receptor T cells) patří mezi největší úspěchy moderní onkologie. Lékaři z pacientovy krve odeberou T-lymfocyty, geneticky je „přeprogramují“, aby poznaly nádorové buňky, a následně je vrátí do těla. Tato metoda zachránila tisíce lidí s leukémií a lymfomy. U pevně rostoucích nádorů, které tvoří přes 90 % všech rakovin, ale tato léčba většinou selhává.
Jak vysvětluje profesor Dan Dongeun Huh, hlavní autor studie publikované ve vědeckém časopisu Nature Biotechnology, pevné nádory jsou chráněny mikroprostředím – složitou sítí buněk, cév a chemických signálů, která funguje jako „pevnost“. To brání imunitním buňkám proniknout dovnitř a zůstat aktivní.
Okno do mikrosvěta rakoviny
Aby tento problém vědci lépe pochopili, vytvořil Huhův tým mikroinženýrské zařízení z průhledného materiálu, v němž roste vaskularizovaný model lidské rakoviny plic. Tento „tumor na čipu“ napodobuje chování buněk v reálném těle – od růstu po reakce na imunitní buňky.
„Snažíme se, aby se buňky cítily jako doma,“ říká spoluautor studie Haijiao Liu. „Když se chovají přirozeně, začnou znovu používat své typické strategie přežití – a my je můžeme studovat v reálném čase.“
Díky tomu mohli vědci sledovat, jak CAR T buňky pronikají do nádoru, jak hledají své cíle a jak často ztrácejí schopnost bojovat. Pod mikroskopem například viděli, jak jediná T buňka prochází cévní stěnou, bloudí mezi tkáněmi, a nakonec napadne zářící (fluorescenčně označený) shluk rakovinných buněk – něco, co bylo dosud možné jen nepřímo odhadovat.
Neočekávaný pomocník
Pomocí pokročilých technik (kombinujících genetická, proteinová a metabolická data) vědci objevili klíč k tomu, proč se CAR T buňky do nádorů dostávají tak obtížně. Zjistili, že buňky cévní výstelky (endoteliální buňky) sice vysílají chemické signály, které imunitní buňky lákají dovnitř, ale tyto signály se rychle rozkládají. Viníkem je enzym DPP4, který tyto signální molekuly štěpí.
Tento enzym dobře znají i diabetologové. Huhův tým proto zkusil použít vildagliptin, běžný lék proti cukrovce, který DPP4 blokuje. Výsledkem tohoto postupu bylo, že signální molekuly vydržely déle, více CAR T buněk se dostalo k nádoru a útok byl účinnější. Tento nečekaný objev otevírá možnosti, jak mohou již existující léky posílit imunoterapii proti nádorům.
„Krása našeho systému je v jeho průhlednosti – doslova vidíme, co se děje,“ říká Huh. „Můžeme sledovat, jak se imunitní buňky pohybují, útočí, a někdy i selhávají.“ Takové modely umožní rychlejší testování nových variant CAR T buněk, bez nutnosti okamžitě přecházet k testům na zvířatech nebo lidech.
